Selbstgebautes Impedanzmessgerät: Was ist der Unterschied zwischen Spannungsteiler- und aktiven Filtermethoden?

Ich beschäftige mich mit der Messung der Impedanz, die die Frequenz von 0,1 Hz bis 100 kHz durchläuft. Im Internet habe ich viele Methoden gefunden, aber die am häufigsten zitierte scheint diejenige zu sein, die einen Operationsverstärker in invertierender Tiefpassfilterkonfiguration verwendet:

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Z repräsentiert die getestete Impedanz. In dieser Konfiguration können wir das Modul und die Phase von Z finden, indem wir den Eingang und den Ausgang des Filters vergleichen.

Eine andere einfachste Methode, die ich gefunden habe, ist der gemeinsame Spannungsteiler:

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Z ist wieder die zu testende Impedanz und ihr Modul und ihre Phase können wieder gefunden werden, indem die Eingangs- und Ausgangssignale verglichen werden.

Jetzt weiß ich, dass die erste Methode, die den Operationsverstärker verwendet, die bessere Wahl sein sollte, da sie in den meisten Z-Metern verwendet wird, aber ich verstehe den wirklichen Vorteil nicht, wenn man diesen verwendet.

Kann jemand meine Gedanken erhellen?

Z wird unter der Frequenz gemessen, der Filter ermöglicht es, etwas Rauschen zu reduzieren, daher muss Ihr Filter auf der Nutzungsfrequenz des zu testenden Geräts (DUT) liegen. Ein LCR kann Ihnen dabei helfen

Antworten (1)

Da der Operationsverstärker, wenn er als invertierender Verstärker verwendet wird, eine virtuelle Masse bei -Vin hat, wird die Komponente "Z" von "IN" in Bezug auf Masse angesteuert. Dies bedeutet, dass der Ausgang des Operationsverstärkers (sofern er nicht ideal ist und auch den Rückkopplungskondensator ignoriert) repräsentativ für den Strom ist, der durch "Z" fließt.

Sie haben also zwei Spannungen; die Treiberspannung und eine zweite Spannung proportional zum Strom von Z.

Daher ist die Impedanz des Operationsverstärkers einfacher zu berechnen, als wenn eine Spannung über Z in Reihe mit Ro und eine Spannung über Ro angelegt wird, die proportional zum Strom durch die Reihenkombination von Z und Ro ist.

Abgesehen davon und angesichts der Nicht-Idealitäten von Operationsverstärkern, wenn die Frequenz hoch wird, wird der zweite Ansatz unweigerlich genauer sein, wenn auch mathematisch etwas komplexer zu lösen.

Wollen Sie mir also sagen, dass der Spannungsteiler für diese Art von Anwendung nicht so gut ist, weil der Ausdruck der Ausgangsspannung ein Verhältnis zeigt, bei dem Zähler und Nenner aufgrund des Vorhandenseins von Ro in beiden nicht unabhängig sind? Ich denke, ich habe es verstanden. Aber wenn Sie sagen "Wenn die Frequenz hoch wird, wird der zweite Ansatz genauer, wenn auch etwas komplexer mathematisch zu lösen", wie soll ich den Frequenzpunkt erhalten, an dem die Nicht-Idealitäten des Operationsverstärkers wichtig werden? Ist die Bandbreite des Operationsverstärkers die Grenze oder die Eingangskapazität?
Und schließlich, warum sagen Sie, dass der Teiler "genauer sein wird, wenn er mathematisch etwas komplexer zu lösen ist"? Ich denke, dass es nicht wirklich komplex zu lösen ist (vielleicht sind unterschiedliche Standpunkte).
" etwas komplexer" ist wahr. Wenn Sie die leichten Komplexitäten nicht als große Sache betrachten, ist das in Ordnung. Wenn Sie sich die Open-Loop-Verstärkung des Operationsverstärkers ansehen, werden Sie feststellen, dass er ab einer bestimmten Frequenz keine Verstärkung mehr hat, daher haben Sie Probleme. Es ist auch die Eingangskapazität des Operationsverstärkers zu berücksichtigen und bei der Messung der Kapazität, dass die Ausgangsspannung bei hohen Frequenzen an die Stromschienen geklemmt werden kann.
OK ich habe es. Abgesehen von den Eingangskapazitäten haben sich die Frequenzeigenschaften eines Operationsverstärkers über mehrere MHz hinaus erheblich geändert, sodass für meine Anwendung (0,1 - 100 kHz) die Verwendung eines aktiven Filters sehr nützlich sein sollte. Danke.
@thora Viel Glück damit. Ich denke, ich würde den Weg des Operationsverstärkers gehen, wenn Fmax 100 kHz beträgt.
Selbstgebautes Impedanzmessgerät: Was ist der Unterschied zwischen Spannungsteiler- und aktiven Filtermethoden?
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